导图社区 水利一建第三章土石方与土石坝工程
这是一篇关于第三章土石方与土石坝工程的思维导图,分为土石方工程、土石方施工技术、面板堆石坝施工技术三大主干模块,系统梳理土石方与土石坝相关工程知识点。土石方工程部分梳理爆破开挖、坝料开采、料场规划、地下工程爆破等内容,包含各类爆破参数表格、技术要点、安全控制要求,区分不同开挖工况的技术标准,明确各类爆破方式适用场景与参数限值。土石方施工技术是核心板块,涵盖土石方填筑、坝体施工相关规范,包含填筑碾压参数对照表,细化坝料摊铺、碾压、接缝处理、质量检测、压实标准等实操要点,梳理土方、石方填筑施工流程,明确施工工序、质量控制指标与常见施工注意事项,标注关键数值与易错考点。面板堆石坝施工技术讲解堆石坝坝体分区、坝料填筑、面板施工相关内容,配有坝体结构示意图,罗列不同分区材料要求、施工控制标准,汇总对比表格,梳理施工流程、质量管控要点。导图大量使用表格、示意图、红色标注突出重点数值与高频考点,把开挖爆破、填筑碾压、坝体施工整套工程技术体系完整串联,知识点条理清晰,便于复习记忆。无论备考二建一建的考生还是水利工程相关从业人员,都可以借助这份思维导图快速梳理土石方与土石坝工程核心考点。
提示: 本内容由社区用户上传并分享。平台不对内容的真实性、合法性、知识产权归属及是否侵害第三方权利进行事前审核或保证。本内容可能包含受版权保护的图片、字体或其他第三方素材,使用前请自行确认授权范围。
第三章土石方与土石坝工程
土石方工程
土石分级
土的分级(4级)
岩石的分级 (12级)
依据开挖方法、开挖难易、坚固系数,共分16级
洞室开挖的围岩分类
以岩石强度、岩体完整程度、结构面状态、地下水和主要结构面产状等五项因素之和的总评分为基本依据,以围岩强度应力比为参考依据
口诀
围岩评分五项:强度、完整、结构面、地下水、产状
围岩 Ⅰ 不支、Ⅱ 简支、Ⅲ 锚网、Ⅳ 加钢、Ⅴ 管棚
土方开挖技术
开挖方式
自上而下开挖、上下结合开挖、先岸坡后河槽开挖和分期分段开挖等
开挖方法
机械开挖
挖掘机
循环单斗式(正铲、反铲、索铲和抓斗)
连续多斗式(链斗式、斗轮式)
装载机
挖装、集渣、推运、平整、起重、牵引,性价比高
推土机
运距:≤60m、开行方式:穿梭式
铲运机
一机三用:开挖、运输、铺填;适用:Ⅰ~Ⅱ 级土(Ⅲ、Ⅳ 级需翻松) 作业过程:铲土→运土→卸土→回驶
开行方式:环形、8 字形(>1.5m 用 8 字形)
机械设备选择原则
应尽可能选用容量大、数量少、型号规格单一的机械,便于管理和修配
闸坝基础人工开挖
程序:先挖排水沟 → 再分层下挖
保护层:临近设计高程时,留 0.2~0.3m 保护层,待上部结构施工时再挖除
方式:全面逐层下降 / 分区台阶状下挖
石方开挖技术
开挖方法
按照药室不同 (主要爆破)
钻孔爆破
流程:钻孔 → 装药 → 起爆 → 挖装 → 运卸
洞室爆破
洞室内装药,属于大爆破
松动爆破、抛掷爆破和定向爆破
控制爆破
预裂爆破
先爆轮廓线→形成裂缝→再爆主体作用:减震、保护围岩
光面爆破
先爆主体→再爆轮廓孔作用:壁面平整、美观规整
地下洞室开挖时 、高地应力区的地下洞室和强约束力条件下的岩体开挖
基础开挖
基础保护层厚度
岩石基坑开挖遵循“自上而下分层开挖”的原则,主要采用深孔爆破
保护层厚度宜为上一层台阶爆破药卷直径的25~40倍:完整坚硬:25;较完整 / 较破碎 / 较坚硬:30;破碎 / 较软:40
保护层分层爆破开挖
第一层孔底距建基面 ≥1.5m,药卷<40mm,方法:浅孔台阶爆破
第二层完整 / 较完整类:孔底距建基面 ≥0.5m;破碎 / 软岩类:孔底距建基面 ≥0.7m,夹角≤60°,药卷≤32mm;方法:单孔起爆
第三层完整岩:不准穿过建基面;破碎 / 软岩:不准穿入建基面0.2m 内,剩余 0.2m撬挖
保护层一次开挖
爆破后检查
明挖爆破:5min后进入;不确定盲炮→15min
地下洞室:15min后,空气合格方可进入
拆除爆破:结构稳定后再进入
爆破有害效应控制
爆破有害效应
爆破飞石、爆破振动、空气冲击波、水中冲击波、动水压力、噪声、粉尘和有害气体等
爆破安全距离是由爆破振动和飞石控制。
爆破震动限制:锚索 / 锚杆 / 喷混凝土强度达 70% 前,20m 内禁止爆破
飞石安全距离
浅孔 / 深孔台阶爆破:200m
浅孔破大块 / 洞室爆破:300m
有害效应控制
爆源控制:削弱有害效应强度
传播途径:预裂、减震槽、防波屏
保护对象:防护、覆盖
管理措施:加强培训
锚固技术
地下洞室的锚固
锚杆支护
锚杆布置形式:按作用分局部和系统锚杆
地下工程施工
规模分类
按照倾角分
平洞
倾角小于等于 6°
斜井
倾角 6°~75°
缓斜井(大于 6°,小于等于 48°)
斜井(大于 48°,小于 75°)
竖井
倾角大于等于 75°
按照断面规模大小 、跨度分
平洞开挖
中小断面:全断面开挖;大 / 特大断面:分层、分区开挖
预先贯通导洞法施工
(1)地质条件复杂,需进一步查清。 (2)为解决排水或降低地下水位。 (3)改善通风和优化交通。
开挖循环进尺,在 IV 类围岩中一般控制在 2m 以内,在 V 类围岩中一般控制在 1m 以内
斜井与竖井开挖
斜井
6°~30°:宜自上而下全断面;30°~45°:自上而下或自下而上(需扒渣 / 溜渣);45°~75°:先导井、后扩挖或自下而上全断面
竖井
无出渣条件:全断面自上而下;土层中:自上而下、边挖边支护;有出渣通道、断面大:导井 + 自上而下扩挖;小断面 / 导井:反井钻机、爬罐、吊罐自下而上
掘进机开挖
适用情况
(1)圆形断面,洞径 3~12m,洞线比较顺直,洞长超过 5km,开挖施工支洞及竖井困难或不经济。 (2)围岩类别为 I~Ⅲ类,岩体构造均匀,物理力学指标适中,岩溶不发育,断层破碎带较少,围岩变形小。 (3)岩石单轴抗压强度在 30~200MPa。 (4)地下涌水量较小。
其余
在坚硬、中等坚硬的较完整岩体中开挖隧洞时,宜选用开敞式掘进机开挖
在中等坚硬的完整性较差的岩体、软岩或局部土层中开挖隧洞时,宜选用护盾式掘进机开挖
土石坝施工技术
土石坝施工机械配置
挖运机械类型
开挖机械:挖掘机 挖运组合:推土机、铲运机 装运结合:装载机
运输机械
循环式:有轨机车、汽车
连续式:带式运输机
移动式:短程
固定式:长距离
施工机械的配置方法
土石坝填筑的施工碾压试验
压实机械
静压碾压、振动碾压、夯击 :振动碾压与静压碾压相比,具有重量轻、体积小、碾压遍数少、深度大、效率高的优点
土料填筑标准
四大概念
干密度:固体质量 / 总体积;最大干密度:室内击实试验测得最大值;最优含水率:最大干密度对应的含水率;压实度:实际干密度 ÷ 最大干密度
黏性土填筑标准
以压实度和最优含水率作为设计控制指标
1 级、2 级压实度为 98%~100%,3 级及3级以下 96%~98%。设计地震烈度为 8 度、9 度的地区,取大值
非黏性土
相对密度为设计控制指标。砂砾石的相对密度不应低于 0.75,砂的相对密度不应低于 0.7,反滤料宜为 0.7。
含水率 = 水质量 ÷ 干土质量 干密度 = 湿密度 ÷(1 + 含水率) 压实度 = 干密度 ÷ 最大干密度 设计干密度=最大干密度x压实度
压实参数的确定
碾压机具重量、含水量、碾压遍数及铺土厚度等,对于振动碾还应包括振动频率及行走速率等
含水量试验范围,ω₁=ωp+2%、ω₂=ωp、ω₃=ωp−2%(ωp 为塑限)
最经济合理原则
单位压实遍数的压实厚度最大者
碾压试验选最优方案选择: 1、选出干密度≥设计干密度的组合 2、计算:铺土厚度 ÷ 碾压遍数 比值最大的为最优
土石坝填筑的施工方法
施工作业划分
准备作业:四通一平、建房、排水清基 基本作业:料场开采、挖装运卸、坝面作业 辅助作业:清除覆盖、剔除杂物、坝面排水、刨毛、加水 附加作业:坝坡修整、护面、植草
坝料开采
土料开采:立面开采及平面开采
石料开采
坝体多采用深孔梯段微差爆破,护坡用多用浅孔爆破法开采,
坝面作业的基本要求
坝面作业施工程序包括:卸料、铺料、整平、洒水、压实、质量检验等工序
卸料与铺料
有三种方法,即进占法、后退法和混合法(进占法与后退法同时采用),一般采用进占法。
铺料宜平行坝轴线进行,进入防渗体内铺料,自卸汽车卸料宜用进占法倒退铺,使汽车始终在松土上行驶,避免在压实土层上开行,造成超压,引起剪力破坏。
按设计厚度铺料整平是保证压实质量的关键
不同材料加水场所
黏性土:料场加水;非黏性土、石渣、砂砾:坝面加水
刨毛:汽车上坝 / 光面碾压后需刨毛 3~5cm
压实(碾压)
进退错距法:(常用、质量稳)错距宽度:b = B / n(B 碾滚宽,n 碾压遍数)
圈转套压法:效率高,易超压,四角易漏压
结合部位施工
层间分段接头:错开布置,平行轴线,接坡缓于1:3
土砂结合(心墙 / 斜墙):土砂平起;土砂结合部可用气胎碾进行压实,无此条件时可采用夯实机具。在夯实土砂结合部时,宜先夯土等合格后再夯反滤料,不得交替夯实,影响质量。
坝身与混凝土结构物(如涵管、刺墙等)的连接部位
清面→湿润→刷浆 3~5mm,泥浆土与水质量比宜为 1:3.0~1:2.5,宜通过试验确定; 边刷边铺边压,含水率高于最优 1%~3%; 两侧0.5m内小型机具夯实,均衡填筑
坝基结合
宜采用薄层、轻碾的方法
黏性土、砾质土坝基,表层含水量调节至施工含水量的上限范围,用与防渗体土料相同的碾压参数压实,然后刨毛 3~5cm,再压实
非黏性土地基应先压实再铺第一层土料,其含水量为施工含水量的上限,采用轻型机械压实,压实干密度可略低于设计值。
对于岩基,应先把局部凹凸不平的岩石进行整平,封闭岩石表面节理、裂隙,防止渗水冲蚀防渗体。若岩基干燥可适当洒水,并使用含水量略高的土料
填筑厚度达到 2m 以上方可使用重型压实机械。
土石坝的施工质量控制
料场质量检查和控制
检查内容
土料的土质情况、土块大小、杂质含量和含水量等,其中含水量的检查和控制尤为重要。简单“手检”+含水量测定仪
含水量偏高
改善排水、防雨;翻晒、轮换掌子面;机械烘干
含水量偏低
黏性土 → 料场加水(畦埂灌水、喷灌);非黏性土 → 坝面洒水
含水量不均
堆土
坝面的质量检查和控制
检查内容
对铺土厚度、土块大小、含水量(前三施工前),压实后的干密度等进行检查 ;粘性土含水量的检测是关键,可用含水量测定仪测定
干密度测定
黏性土:环刀法(200~500cm³)
砂:环刀法(500cm³)
砾质土、砂砾料、反滤料:灌水法、灌砂法
堆石:灌水法
反滤层检查与取样
检查内容:铺厚、颗粒级配、填料质量、杂物
取样要求:25m×25m → 1~2 个;条形反滤层:每隔 50m一个断面,每层≥4 个
负温施工的质量检查和控制
当日平均气温低于0°C黏性土料应按低温季节进行施工管理。当日平均气温低于-10°C时,不宜填筑土料
负温施工注意点
黏性土含水量略低于塑限,防渗体土料含水率不大于塑限的 90%。压实土料温度应在-1℃以上。宜采用重型碾压机械。坝体分段结合处不得存在冻土层、冰块。
砂砾料的含水率应小于 4%,不得加水。填筑时应基本保持正温,冻料含量控制在10%以下,冻块粒径不超过10cm,且均匀分布
当日最低气温低于-10℃时,可以采用搭建暖棚进行施工
面板堆石坝施工技术
面板堆石坝结构布置
堆石材料的质量要求
抗压强度 ≥78MPa;硬度 ≥ 莫氏 3 级,韧性 ≥ 2kg·cm/cm² 天然重度 ≥22kN/m³;软化系数:水上≥0.8,水下≥0.85;碾压后密实度、内摩擦角大,具一定渗透性
堆石坝坝体分区
从上到下 / 从内到外必考顺序:面层--垫层区 → 过渡区 → 主堆石区 → 下游堆石区
口诀:缅甸国主下游
坝体填筑施工
主要对填筑工艺和压实参数进行控制
填筑工艺
铺料方法
坝体堆石料
进占法
摊铺易、平整好、碾具条件佳
轮胎磨损严重
垫层料
后退法
减轻轮胎磨损,但摊平工作量大
碾压要求
采用振动平碾,工作质量不低于10t;高坝重型振动碾,速度宜小于3km/h ;错距法,各碾压段之间的搭接不应小于1.0m
垫层料:斜坡碾压 + 砂浆固坡(防失稳、可临时挡水)
压实参数和施工质量控制
参数
碾重、铺料厚度、加水量、碾压遍数、行车速率
土石坝多一个 “振动频率”
质量控制
压实质量控制原则:以碾压参数为主,干密度 / 孔隙率为辅
铺料厚度每层检查,误差:≤10%
坝料压实检查:垫层料、过渡料和堆石料压实干密度检测方法,宜采用挖坑灌水(砂)法。垫层料也可用核子密度仪法
试坑尺寸
垫层料:直径 ≥ 最大粒径 4 倍,深 = 层厚 过渡料:3~4 倍 堆石料:2~3 倍(最大≤2m)
取样频率
垫层料:1 次 /500~1000m³ 过渡料:1 次 /1000~5000m³ 堆石料:1 次 /5000~50000m³
合格标准:干密度平均值≥设计值标准差≤50g/cm³;样本<20 组:合格率≥90%, 不合格点≥设计值95%
面板及趾板施工
钢筋混凝土面板及趾板施工
面板施工
五步骤:面板分块 → 垂直缝砂浆条铺设 → 钢筋架立 → 混凝土浇筑 → 面板养护
面板分块
垂直缝间距:8~16m;坝高 <100m:宜一次浇筑;坝高 ≥100m:可分期浇筑
面板通常有宽、窄块之分。垂直缝的间距可为 8~16m。狭窄河谷中的面板堆石坝,其两侧面板的垂直缝间距可减小。面板分块时,将靠近岸坡的条块宽度减小,以更好地适应坝体的不均匀变形
垂直缝砂浆条铺设
宽度:50cm;作用:控制面板体型;强度:与面板混凝土相同;顺序:铺砂浆 → 设止水 → 架侧模
钢筋架立
钢筋形式:面板钢筋单层双向,置于截面中部 / 偏上;配筋率:0.3%~0.4%(水平可小于竖向);架立筋:打入垫层的需逐次割断;板凳筋可不处理;增强钢筋:拉应力区、岸边周边缝附近增设
面板混凝土浇筑
模板:无轨滑模,跳仓浇筑;入仓:溜槽输送(<8m:1 条溜槽,8~12m:2 条溜槽,>12m:3 条溜槽) 坍落度:30~70mm(溜槽入口)
面板养护
方式:保温 + 保湿(草袋保温、喷水保湿) 时间:至少 90d,或蓄水为止 宜在低温季节浇筑
趾板施工
1、须在垫层、过渡层、主堆石填筑前完成 2、绑筋前设锚筋(可做架立筋) 3、同时设灌浆导管、固定止水 4、周边缝顶面不平整度:≤5mm 5、止水附近混凝土必须密实,不变形、不移位
沥青混凝土面板施工
施工方法:碾压法、浇筑法、预制装配法、填石振动法
关键:温度控制严格,泵送、拌和、喷射、浇筑和压实过程中对其运动黏度值应加以控制
压实层:5~10cm,坡面上施工
接缝止水施工
铜止水连接
对缝焊 / 搭接焊
对缝焊:单面双道
搭接焊:双面焊,搭接长度 >20mm
焊缝要求
抗拉强度:≥母材70% 外观:光滑、不渗水、无孔洞裂缝 检验:煤油渗透检验
浮动主题
浮动主题
浮动主题
浮动主题
口诀:Ⅰ 锹 Ⅱ 踩 Ⅲ 镐 Ⅳ 硬